KR101435507B1 - System and method for controlling solar cell module with three phase - Google Patents

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KR101435507B1
KR101435507B1 KR1020130159423A KR20130159423A KR101435507B1 KR 101435507 B1 KR101435507 B1 KR 101435507B1 KR 1020130159423 A KR1020130159423 A KR 1020130159423A KR 20130159423 A KR20130159423 A KR 20130159423A KR 101435507 B1 KR101435507 B1 KR 101435507B1
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김조섭
변형준
정근열
박일순
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(주)세화에너지산업
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Abstract

The present invention relates to a system for controlling an output of a three-phase solar cell module operating in three-phase mode. A system for controlling an output of a three-phase solar cell module according to the present invention includes a first solar cell module group including at least one solar cell module for outputting current having a first phase of three phases; a second solar cell module group including at least one solar cell module for outputting current of a second phase of three phases; a third solar cell module group including at least one solar cell module for outputting current of a third phase of three phases; a power converting device provided in each solar cell for measuring an output current and an output voltage of a corresponding solar cell module; and a gateway fro receiving the first to third phase output currents and voltages from a first line connected to the solar cell modules of the first solar cell module group, a second line connected to the solar cell modules of the second solar cell module group, and a third line connected to the solar cell modules of the third solar cell module group, wherein the gateway is charged with the first to third phase currents when differences between the phase currents are less than a predetermined reference value so that the differences are equivalent to each other, and compensates the currents of each phase by using the charged power to allow the currents of each phase to be equivalent to each other when the differences between the phase currents are more than a predetermined reference value so that the differences are equivalent to each other. According to the present invention, the currents are compensated to allow the currents of the three phases to be equivalent to each other by using a power storage device such as a battery embedded in the gateway and a bidirectional power converting device in a three-phase solar cell module interconnecting system, so that the power equilibrium can be more stably maintained between the phases.

Description

3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템 및 방법{System and method for controlling solar cell module with three phase}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a system and a method for controlling an output of a three-phase solar module,

본 발명은 3상 태양광 모듈의 출력을 제어하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3상 태양광 모듈의 각 상의 전류가 평형 상태를 유지하도록 제어하는 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a system for controlling the output of a three-phase solar module and, more particularly, to a system for controlling the current of each phase of a three-phase solar module to maintain an equilibrium state.

현재 태양광 모듈을 이용한 발전 시스템은 개별 태양광 모듈을 어레이 단위로 서로 연결해서 얻어진 직류 전기를 하나의 인버터를 통해 교류 전기로 변환시키는 중앙집중형 인버터 방식으로 운영되며 전체 공급시장의 90%정도 차지하고 있다.Currently, the power generation system using solar modules operates as a centralized inverter system that converts the DC electricity obtained by interconnecting individual solar modules in units of an array into AC electricity through one inverter, accounting for about 90% of the entire supply market have.

그러나 최근엔 태양광 모듈 하나당 하나의 인버터가 설치되는 새로운 소형 인버터 방식이 주목받고 있다. 정형화되어 가는 태양광 발전 전용 인버터 시장에서 최근 몇 년 전부터 미국시장을 중심으로 새롭게 등장한 것이 이른바 마이크로인버터(Micro inverter)이다. 어레이 전체에서 얻어진 전기를 직류에서 교류로 전환하는 중앙집중식이 아닌 개별 태양광 모듈에 각각의 인버터를 설치해 태양광 모듈 단위로 직류를 교류로 전환하는 분산 시스템이다.Recently, however, a new miniature inverter system in which one inverter is installed per solar module has attracted attention. So-called micro inverters are emerging in the US market for solar inverters from the past few years. It is a decentralized system that converts each DC module to AC module by installing each inverter in a separate non-centralized photovoltaic module that converts the electricity obtained from the whole array from DC to AC.

마이크로인버터의 경우 개별 태양광 모듈에 하나씩 간단하게 설치할 수 있기 때문에 설치비가 절감되고, 각각의 태양광 모듈을 개별적으로 통제하기 때문에 어레이 일부에 그늘이 지는 등의 현상으로 인한 급격한 전력 생산 저하를 원천적으로 방지할 수 있으며, 개별 태양광 모듈을 통제하므로 전력 생산량을 5~20%정도 향상시킬 수 있다. In the case of micro inverters, installation costs are reduced because they can be easily installed one by one in individual solar modules, and each solar module is individually controlled. As a result, sudden power generation deterioration And by controlling individual solar modules, it can improve power production by 5 ~ 20%.

또한, 마이크로인버터의 경우 주변의 환경조건 변화에 대해 적절한 대응이 가능하다. 기존 중앙집중식의 경우 어레이 재구성 등의 문제점에 따라 위치를 재설정하기가 곤란했으나, 마이크로인버터는 태양광 모듈에 개별로 설치되므로, 마이크로인버터가 설치된 경우 중앙집중식보다 위치 변경이 편리하게 이루어진다. 따라서 인근에 새롭게 신축되는 건축물로 인한 태양광 모듈의 음영 현상이나 정원의 정원수가 성장함에 따라 발생된 음영부분 등의 경우에는 중앙집중형 인버터보다 적절한 대처가 가능하다. 이처럼 마이크로인버터의 경우 모듈별로 각각 모니터링 및 제어를 할 수 있기 때문에 유지관리가 용이하다는 장점이 부각되고 있다.In the case of micro inverters, it is possible to respond appropriately to changes in ambient environmental conditions. In the case of the conventional centralized system, it is difficult to reset the position due to problems such as array reconfiguration. However, since the microinverters are individually installed in the solar module, the location of the microinverter can be changed more easily than the centralized system when the microinverter is installed. Therefore, it is possible to cope with the shading phenomenon of the photovoltaic module due to the newly constructed building nearby or the shaded part generated due to the growth of the garden number in the garden, rather than the centralized inverter. In this way, microinverters can be monitored and controlled individually for each module, which makes it easy to maintain the microinverter.

한편, 3상 계통연계형 시스템에서 발전 전력의 불평형은 계통의 안정도에 영향을 미칠 수 있는데, 기존의 마이크로인버터에 의해 제어되는 3상 태양광 모듈 시스템은 일상에서 발생되는 그림자, 낙엽, 오물 등으로 인해 각 상에서 출력 불평형이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
On the other hand, in a three-phase grid-connected system, the imbalance of generated power can affect the stability of the system. The three-phase photovoltaic module system controlled by the conventional microinverter can be classified into shadows, leaves, So that there is a problem that output imbalance may occur at each phase.

대한민국 공개특허 10-2011-0129681Korean Patent Publication No. 10-2011-0129681

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 3상 태양광 모듈 출력 제어 시스템에서 3상 태양광 모듈의 상간 전력 균형을 맞출 수 있도록 각 상의 전류를 보상하는 3상 태양광 모듈 출력 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a three-phase solar module output control system and a three- And to provide a module output control system and method.

또한, 본 발명은 평형 상태시 전력을 충전하고, 불평형 상태시 충전된 전력을 이용하여 각 상의 전류를 보상하는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 다른 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a system and method for charging electric power in an equilibrium state and compensating current of each phase by using electric power charged in an unbalanced state.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3상 방식으로 운영되는 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템에 있어서, 3상 중 제1상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제1 태양광 모듈 그룹, 3상 중 제2상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제2 태양광 모듈 그룹, 3상 중 제3상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제3 태양광 모듈 그룹, 각 태양광 모듈에 구비되어 해당 태양광 모듈의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하고, 전력변환장치(200)는 각 태양광 모듈에 구비되어 해당 태양광 모듈의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하고, 전력선 통신 및 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 수행하는 전력변환장치 및 상기 제1 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제1선로와 상기 제2 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제2선로 및 상기 제3 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제3선로로부터 상기 제1상 내지 제3상의 출력 전류 및 출력 전압을 수신하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이내인 평형 상태이면 상기 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이상인 불평형 상태이면 충전된 전력을 이용하여 각 상의 전류가 평형 상태가 되도록 각 상에 전류를 보상하는 게이트웨이를 포함한다. In order to achieve the above object, there is provided an output control system for a three-phase solar-powered module operated in a three-phase system, comprising: a first solar cell A second solar module group composed of one or more solar modules outputting a current of a second phase out of the three phases, a third solar module consisting of one or more solar modules outputting a current of a third phase of the three phases Module group, and each solar module to measure the output current and the output voltage of the corresponding solar module, and the power converter 200 is provided in each solar module to measure the output current and output voltage of the corresponding solar module A power conversion device for performing power line communication and MPPT (Maximum Power Point Tracking) function, and a power line for connecting a first line connected to a solar module of the first solar module group and a second line connected to the second solar module group A second line connected to the photomultiplier module, and a third line connected to the solar module of the third photovoltaic module group, and the current difference between the phases of the first to third phases is within a predetermined reference value And when the current difference of each phase is an unbalanced state equal to or greater than a predetermined reference value, the current is compensated for each phase so that the currents of the respective phases are balanced by using the charged power, Lt; / RTI >

상기 게이트웨이는 제1상 내지 제3상의 전류 중에서 최댓값과 최솟값을 구하고, 최댓값과 최솟값의 차이가 상기 기준치 이내이면 평형 상태로 판단하고, 최댓값과 최솟값의 차이가 상기 기준치 이상이면 불평형 상태로 판단할 수 있다. The gateway determines the maximum value and the minimum value among the currents of the first to third phases and determines the equilibrium state if the difference between the maximum value and the minimum value is within the reference value and judges the state to be an unbalance state when the difference between the maximum value and the minimum value is equal to or greater than the reference value have.

상기 게이트웨이는 불평형 상태로 판단되면, 충전된 전력을 이용하여 각 상에 전류를 보상하되, 최댓값과 각 상의 전류의 차이만큼의 전류를 각 상에 보상할 수 있다. If it is determined that the gateway is in an unbalanced state, the current can be compensated for each phase by using the charged power, and the current corresponding to the difference between the maximum value and the current of each phase can be compensated for each phase.

상기 게이트웨이는 상기 제1상 내지 제3상의 출력 전류 및 출력 전압을 수신하여 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이내인 평형 상태이면 상기 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하도록 제어하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이상인 불평형 상태이면 충전된 전력을 이용하여 각 상의 전류가 평형 상태가 되도록 각 상에 전류를 보상하도록 하는 MCU(Micro Controller Unit), 상기 MCU의 제어에 따라 상기 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하기 위한 전력 저장 장치, 상기 MCU의 제어에 따라 컨버터(converter)로 동작하여 상기 제1상 내지 제3상의 3상 계통 AC 전원을 단상 DC 전원으로 변환하여 상기 전력 저장 장치에 전달하거나, 인버터(inverter)로 동작하여 상기 전력 저장 장치에 충전된 전력을 전원으로 하여 상기 제1상 내지 제3상에 보상 전류를 공급하기 위한 양방향 전력 변환 장치를 포함하되, 상기 MCU는 평형 상태이면 상기 양방향 전력 변환 장치가 컨버터로 동작하도록 하고, 불평형 상태이면 상기 양방향 전력 변환 장치가 인버터로 동작하도록 제어할 수 있다. The gateway receives the output currents and the output voltages of the first to third phases and controls the first and second phases to charge using the currents of the first to third phases when the current difference of each phase is within a predetermined reference value, An MCU (Micro Controller Unit) for compensating a current in each phase so that a current of each phase becomes an equilibrium state by using the charged electric power when the current difference is equal to or greater than a predetermined reference value; Phase AC power source of the first phase to the third phase is converted into a single-phase DC power source by operating as a converter under the control of the MCU, Or by using the power charged in the power storage device as an inverter to operate as a power supply and to supply the compensation currents to the first to third phases The bidirectional power conversion device includes a bidirectional power conversion device for converting the bidirectional power conversion device into a balanced mode and a bidirectional power conversion device for operating the bidirectional power conversion device in an unbalanced state.

상기 게이트웨이는, 상기 MCU의 제어에 따라 상기 양방향 전력 변환 장치와 제1선로 사이에서 연결 여부를 스위칭하기 위한 제1 스위치, 상기 MCU의 제어에 따라 상기 양방향 전력 변환 장치와 제2선로 사이에서 연결 여부를 스위칭하기 위한 제2 스위치 및 상기 MCU의 제어에 따라 상기 양방향 전력 변환 장치와 제3선로 사이에서 연결 여부를 스위칭하기 위한 제3 스위치를 더 포함하되, 상기 MCU는 불평형 상태로 판단되면, 상기 전력 저장 장치에서 충전된 전력을 이용하여 각 상에 전류를 보상하되, 최댓값과 각 상의 전류의 차이만큼의 전류를 각 상에 보상하도록 상기 제1 스위치 내지 제3 스위치를 제어할 수 있다. The gateway includes a first switch for switching connection between the bidirectional power conversion device and the first line under the control of the MCU, and a second switch for switching connection or disconnection between the bidirectional power conversion device and the second line, And a third switch for switching connection between the bidirectional power converter and the third line under the control of the MCU, wherein when the MCU is determined to be in an unbalanced state, The first switch to the third switch can be controlled so as to compensate the current to each phase by using the electric power charged in the storage device and to compensate the current corresponding to the difference between the maximum value and the current of each phase to each phase.

본 발명의 3상 방식으로 운영되며, 3상 중 제1상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제1 태양광 모듈 그룹과, 3상 중 제2상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제2 태양광 모듈 그룹과, 3상 중 제3상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제3 태양광 모듈 그룹과, 상기 태양광 모듈 각각에 장착되어 각 태양광 모듈의 출력 전류를 제어하는 전력변환장치 및 상기 제1 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제1선로와 상기 제2 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제2선로 및 상기 제3 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제3선로로부터 상기 제1상 내지 제3상의 출력 전류 및 출력 전압을 수신하는 게이트웨이를 포함하는 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템에 있어서의 출력 제어 방법에 있어서, 제1상 내지 제3상 전류 중에서 최댓값과 최솟값을 구하는 단계, 상기 최댓값과 최솟값의 차이가 미리 정해진 기준치 이내이면, 평형 상태로 판단하고 상기 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하는 충전모드로 진입하는 단계 및 상기 최댓값과 최솟값의 차이가 미리 정해진 기준치 이상이면, 불평형 상태로 판단하고, 평형 상태가 되도록 충전된 전류를 이용하여 상기 제1상 내지 제3상의 전류를 보상하는 방전모드로 진입하는 단계를 포함한다. A first photovoltaic module group which is operated in the three-phase system of the present invention and is constituted by at least one photovoltaic module outputting a current of a first phase of the three phases, and at least one photovoltaic module A third solar module module group including a second solar module group constituted by modules and one or more solar modules outputting a current of a third phase of the three phases; And a second line to which a solar module of the second solar module group is connected and a second line to which the solar module of the second solar module group is connected, And a gateway for receiving an output current and an output voltage of the first to third phases from a third line to which the group of solar modules are connected. A step of determining a maximum value and a minimum value among the first to third phase currents, determining a state of equilibrium when the difference between the maximum value and the minimum value is within a predetermined reference value, And when the difference between the maximum value and the minimum value is equal to or greater than a predetermined reference value, the charging mode is determined to be an unbalanced state, and a discharge is performed to compensate the currents of the first to third phases Mode. ≪ / RTI >

불평형 상태로 판단되면, 충전된 전력을 이용하여 각 상에 전류를 보상하되, 최댓값과 각 상의 전류의 차이만큼의 전류를 각 상에 보상할 수 있다.
If it is determined that the unbalanced state is present, the current can be compensated for each phase by using the charged power, and the current corresponding to the difference between the maximum value and the current of each phase can be compensated for each phase.

본 발명에 의하면, 3상 태양광 모듈 연계형 시스템에서 게이트웨이에 내장된 배터리 등의 전력 저장 장치와, 양방향 전력 변환 장치를 이용하여 3상 간의 전력 균형을 맞추도록 전류를 보상함으로써, 보다 안정적으로 상간 전력 균형을 유지할 수 있다는 효과가 있다. 따라서, 본 발명의 3상 태양광 모듈 시스템은 보다 안정적인 운용이 가능하다는 장점이 있다.According to the present invention, by compensating the current so as to balance the power balance between the three phases by using a power storage device such as a battery built in the gateway in the three-phase solar module connection type system and a bidirectional power conversion device, Power balance can be maintained. Therefore, the three-phase solar module system of the present invention has an advantage that it can operate more stably.

또한, 본 발명에 의하면 평형 상태에서 전력을 충전하고, 불평형 상태에서 충전된 전력을 이용하여 전류를 보상하기 때문에 소비되는 전력을 절감할 수 있으며 보다 효율적인 시스템 운용이 가능하다는 효과가 있다.
In addition, according to the present invention, electric power is charged in an equilibrium state and electric current is compensated by using electric power charged in an unbalanced state, so that electric power consumed can be reduced and a more efficient system operation can be performed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트웨이의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 태양광 모듈의 출력 제어 방법을 보여주는 흐름도이다. 1 is a configuration diagram of an output control system of a three-phase solar module according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a solar module according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a gateway according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of controlling an output of a three-phase solar module according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless expressly defined in the present application Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 모듈의 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a three-phase solar module output control system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a solar module according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템은 하나 이상의 태양광 모듈(100)로 구성되는 제1 태양광 모듈 그룹(110), 제2 태양광 모듈 그룹(120), 제3 태양광 모듈 그룹(130), 전력변환장치(200) 및 게이트웨이(300)를 포함한다.1 and 2, the output control system of the three-phase solar module includes a first solar module group 110, a second solar module group 120, A third photovoltaic module group 130, a power converter 200, and a gateway 300.

태양광 모듈(100)은 3상 방식으로 운영되는 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템에 있어서, 태양광을 전기에너지로 변환하여 출력하는 것으로서, 본 발명에서는 하나 이상 구비된다.The solar module 100 is an output control system of a three-phase solar module operated in a three-phase system. The solar module 100 converts solar light into electric energy and outputs the solar light.

본 발명의 3상 태양광 모듈 출력 제어 시스템은 3상 중 제1상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈(100)로 구성되는 제1 태양광 모듈 그룹(110), 3상 중 제 2상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈(100)로 구성되는 제2 태양광 모듈 그룹(120) 및 3상 중 제 3상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈(100)로 구성되는 제3 태양광 모듈 그룹(130)이 포함된다.The three-phase photovoltaic module output control system of the present invention comprises a first photovoltaic module group (110) composed of at least one photovoltaic module (100) for outputting a first phase current of three phases, a second photovoltaic module group A second solar module group 120 constituted by one or more solar modules 100 outputting a current of a third phase and a third solar module 100 constituted by at least one solar module 100 outputting a current of a third phase of the three phases Group 130 is included.

전력변환장치(200)는 마이크로 인버터(210)와 제1 AC PLC(220)를 포함하고, 각 태양광 모듈(100)에 구비되어 해당 태양광 모듈(100)의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하고, 태양광 모듈(100)의 출력 전류를 제어한다.The power conversion apparatus 200 includes a micro inverter 210 and a first AC PLC 220 and is provided in each solar module 100 to measure an output current and an output voltage of the solar module 100 , And controls the output current of the solar module (100).

자세하게는 마이크로 인버터(210)가 태양광 모듈(100)의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하고, 태양광 모듈(100)에서 출력되는 전류를 지령 전류로 제어하며, 제1 AC PLC(220)가 마이크로 인버터(210)에서 측정된 출력 전류 및 출력 전압을 게이트웨이(300)로 송신하고, 게이트웨이(300)로부터 지령 전류를 수신한다. In detail, the micro inverter 210 measures the output current and the output voltage of the solar module 100, controls the current output from the solar module 100 with the command current, and the first AC PLC 220 controls the micro- The output current and the output voltage measured by the inverter 210 are transmitted to the gateway 300 and the command current is received from the gateway 300. [

제1 AC PLC(220)(Alternating Current Power Line Communication)는 별도의 통신선로 없이 전선을 통신선으로도 이용 가능한 것으로, 현재 시중에 다양한 종류로 출시된 상태이며, 당업자에게 공지된 기술 사항이므로 자세한 내용은 생략하기로 한다.The first AC PLC 220 (Alternating Current Power Line Communication) can be used as a communication line without a separate communication line. Since the first AC PLC 220 (220) is in a state of being known to a person skilled in the art, It will be omitted.

제1 태양광 모듈 그룹(110)은 3상 중 제1상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성된다.The first solar module group 110 is composed of one or more solar modules outputting the current of the first phase of the three phases.

제2 태양광 모듈 그룹(120)은 3상 중 제2상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성된다. The second solar module group 120 is composed of one or more solar modules outputting the current of the second phase of the three phases.

제3 태양광 모듈 그룹(130)은 3상 중 제3상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성된다. The third photovoltaic module group 130 is composed of one or more photovoltaic modules that output the current of the third phase of the three phases.

전력변환장치(200)는 각 태양광 모듈에 구비되어 해당 태양광 모듈의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하고, 전력선 통신 및 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 수행하는 역할을 한다. MPPT는 신재생 에너지에서 태양전지의 출력을 제어하는 방법으로서 최대 전력점 추종 제어방식을 의미한다. The power conversion apparatus 200 is provided in each solar module, measures output current and output voltage of the corresponding solar module, performs power line communication, and performs an MPPT (Maximum Power Point Tracking) function. MPPT is a method of controlling the output of the solar cell in renewable energy, which means the maximum power point tracking control method.

게이트웨이(300)는 제1 태양광 모듈 그룹(110)의 태양광 모듈이 연결된 제1선로(115)와 제2 태양광 모듈 그룹(120)의 태양광 모듈이 연결된 제2선로(125) 및 제3 태양광 모듈 그룹(130)의 태양광 모듈이 연결된 제3선로(135)로부터 제1상 내지 제3상의 출력 전류 및 출력 전압을 수신하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이내인 평형 상태이면 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이상인 불평형 상태이면 충전된 전력을 이용하여 각 상의 전류가 평형 상태가 되도록 각 상에 전류를 보상한다. The gateway 300 connects the first line 115 connected to the solar module of the first solar module group 110 and the second line 125 connected to the solar module of the second solar module group 120, 3 solar module module 130 receives the output currents and the output voltages of the first to third phases from the third line 135 to which the solar modules are connected and if the current difference of each phase is in the equilibrium state within the predetermined reference value, And the current is compensated for each phase so that the current of each phase is balanced by using the charged power when the current difference of each phase is equal to or greater than the predetermined reference value.

게이트웨이(300)는 제1상 내지 제3상의 전류 중에서 최댓값과 최솟값을 구하고, 최댓값과 최솟값의 차이가 기준치 이내이면 평형 상태로 판단하고, 최댓값과 최솟값의 차이가 기준치 이상이면 불평형 상태로 판단한다. The gateway 300 determines the maximum value and the minimum value among the currents of the first to third phases, determines the equilibrium state if the difference between the maximum value and the minimum value is within the reference value, and determines that the state is an unbalance state when the difference between the maximum value and the minimum value is equal to or greater than the reference value.

게이트웨이(300)는 불평형 상태로 판단되면, 충전된 전력을 이용하여 각 상에 전류를 보상하되, 최댓값과 각 상의 전류의 차이만큼의 전류를 각 상에 보상한다. The gateway 300 compensates the current to each phase by using the charged power, and compensates the current corresponding to the difference between the maximum value and the current of each phase when each of the phases is determined to be an unbalanced state.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트웨이의 구성도이다.3 is a configuration diagram of a gateway according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 게이트웨이(300)는 MCU(Micro Controller Unit)(310), 제2 AC PLC(320), 양방향 전력 변환 장치(330), 전력 저장 장치(340), 통신 인터페이스부(350), 제1 스위치(362), 제2 스위치(364), 제3 스위치(366)를 포함한다. 3, the gateway 300 includes a micro controller unit 310, a second AC PLC 320, a bidirectional power converter 330, a power storage unit 340, a communication interface unit 350, A first switch 362, a second switch 364, and a third switch 366. The first switch 362, the second switch 364,

MCU(310)는 제1상 내지 제3상의 출력 전류 및 출력 전압을 수신하여 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이내인 평형 상태이면 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하도록 제어하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이상인 불평형 상태이면 충전된 전력을 이용하여 각 상의 전류가 평형 상태가 되도록 각 상에 전류를 보상하도록 한다. The MCU 310 receives the output currents and the output voltages of the first to third phases, and controls the first to third phases to charge using the currents of the first to third phases when the current differences of the phases are within a predetermined reference value. If the current difference is equal to or greater than a predetermined reference value, the current is compensated for each phase so that the current of each phase is in an equilibrium state using the charged power.

양방향 전력 변환 장치(330)는 MCU(310)의 제어에 따라 컨버터(converter)로 동작하여 제1상 내지 제3상의 3상 계통 AC 전원을 단상 DC 전원으로 변환하여 전력 저장 장치(340)에 전달하거나, 인버터(inverter)로 동작하여 전력 저장 장치(340)에 충전된 전력을 전원으로 하여 제1상 내지 제3상에 보상 전류를 공급하는 역할을 한다. The bidirectional power converter 330 operates as a converter under the control of the MCU 310 to convert the three-phase system AC power of the first phase to the third phase into a single phase DC power and transmit the power to the power storage device 340 Or serves as an inverter to supply the compensation current to the first to third phases using the power stored in the power storage device 340 as a power supply.

MCU(310)는 평형 상태이면 양방향 전력 변환 장치(330)가 컨버터로 동작하도록 하고, 불평형 상태이면 양방향 전력 변환 장치(330)가 인버터로 동작하도록 제어한다.When the MCU 310 is in an equilibrium state, the bidirectional power converter 330 operates as a converter. When the MCU 310 is in an unbalanced state, the bidirectional power converter 330 operates as an inverter.

제2 AC PLC(320)는 제1 AC PLC(220)와 같이 통신이 가능한 전력선으로, 태양광 모듈(100)의 출력 전류를 전력변환장치(200)로부터 MCU(310)로 수신하는 역할을 한다.The second AC PLC 320 is a power line capable of communicating with the first AC PLC 220 and serves to receive the output current of the solar module 100 from the power conversion device 200 to the MCU 310 .

전력 저장 장치(340)는 MCU(310)의 제어에 따라 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하는 역할을 한다. The power storage device 340 serves to charge using the currents of the first to third phases under the control of the MCU 310.

제1 스위치(362)는 MCU(310)의 제어에 따라 양방향 전력 변환 장치(330)와 제1선로(115) 사이에서 연결 여부를 스위칭하는 역할을 한다. The first switch 362 serves to switch connection between the bidirectional power converter 330 and the first line 115 under the control of the MCU 310.

제2 스위치(364)는 MCU(310)의 제어에 따라 양방향 전력 변환 장치(330)와 제2선로(125) 사이에서 연결 여부를 스위칭하는 역할을 한다. The second switch 364 switches the connection between the bidirectional power converter 330 and the second line 125 under the control of the MCU 310.

제3 스위치(366)는 MCU(310)의 제어에 따라 양방향 전력 변환 장치(330)와 제3선로(135) 사이에서 연결 여부를 스위칭하는 역할을 한다. The third switch 366 switches the connection between the bidirectional power converter 330 and the third line 135 under the control of the MCU 310.

MCU(310)는 불평형 상태로 판단되면, 전력 저장 장치(340)에서 충전된 전력을 이용하여 각 상에 전류를 보상하되, 최댓값과 각 상의 전류의 차이만큼의 전류를 각 상에 보상하도록 제1 스위치(362) 내지 제3 스위치(366)를 제어한다. When it is determined that the MCU 310 is in an unbalanced state, the MCU 310 compensates the current to each phase by using the power charged in the power storage device 340, And controls the switch 362 to the third switch 366.

예를 들어, 제1상의 전류가 10[A]이고, 제2상의 전류가 8[A]이고, 제3상의 전류가 7[A]라고 할 때, 제1상 내지 제3상의 전류 중에서 최댓값은 10[A]이고, MCU(310)는 제2상에 10-8=2[A]의 전류를 보상하고, 제3상에 10-7=3[A]의 전류를 보상한다. 이때, 제2상 및 제3상에 전력 변환 장치(330)를 통해 전류를 보상하기 위하여, MCU(310)는 제1 스위치(362)를 열고, 제2 스위치(364) 및 제3 스위치(366)를 닫도록 제어하여 제2상 및 제3상에 전류를 보상하도록 한다. For example, when the current of the first phase is 10 [A], the current of the second phase is 8 [A], and the current of the third phase is 7 [A], the maximum value among the currents of the first to third phases 10 [A], and the MCU 310 compensates the current of 10-8 = 2 [A] for the second phase and compensates the current of 10-7 = 3 [A] for the third phase. At this time, in order to compensate the current through the power converter 330 to the second and third phases, the MCU 310 opens the first switch 362, and the second switch 364 and the third switch 366 ) Are closed so as to compensate the currents in the second and third phases.

통신 인터페이스부(350)는 MCU(310)의 데이터를 외부 서버로 전송하고 외부 서버로부터 신호를 수신하는 역할을 한다. 예를 들어, 통신 인터페이스부(330)는 WiFi, TCP/IP, RS485 등을 포함할 수 있다.
The communication interface unit 350 transmits data of the MCU 310 to an external server and receives a signal from an external server. For example, the communication interface unit 330 may include WiFi, TCP / IP, RS485, and the like.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 태양광 모듈의 출력 제어 방법을 보여주는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of controlling an output of a three-phase solar module according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 먼저 제1상 내지 제3상 전류 중에서 최댓값(Imax)과 최솟값(Imin)을 구한다(S401).Referring to FIG. 4, the maximum value I max and the minimum value I min among the first to third phase currents are obtained (S401).

그리고, 최댓값((Imax)과 최솟값(Imin)의 차이가 미리 정해진 기준치 이내이면(S403), 평형 상태로 판단하고 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하는 충전모드로 진입한다(S405). S405 단계에서 충전모드에서 양방향 전력 변환 장치(330)는 컨버터로서의 기능을 수행한다. Then, if the difference between the maximum value (I max ) and the minimum value I min is within a predetermined reference value (S403), it is determined that the battery is in an equilibrium state, and the charging mode is entered using the currents of the first to third phases In step S405, the bidirectional power converter 330 performs a function as a converter in the charging mode.

반면, 최댓값(Imax)과 최솟값(Imin)의 차이가 미리 정해진 기준치 이상이면, 불평형 상태로 판단하고, 최댓값(Imax)과 각 상의 전류의 차이를 구한다(S407). 즉, S407 단계에서 최댓값(Imax)과 각 상의 전류의 차이는 IA'=Imax-IA, IB'=Imax-IB, IC'=Imax-IC이다. On the other hand, if the difference between the maximum value I max and the minimum value I min is equal to or greater than a predetermined reference value, it is determined to be an unbalanced state, and the difference between the maximum value I max and the current of each phase is obtained (S407). That is, in step S407, the difference between the maximum value I max and the current of each phase is I A '= I max -I A , I B ' = I max -I B , and I C '= I max -I C.

그리고, 평형 상태가 되도록 충전된 전류를 이용하여 제1상 내지 제3상의 전류를 최댓값(Imax)과 각 상의 전류 차이만큼 보상하는 방전모드로 진입한다(S409). S409 단계에서 방전모드에서 양방향 전력 변환 장치(330)는 인버터로서의 기능을 수행한다.
In S409, a current mode is used to compensate the currents of the first to third phases by the maximum value I max and the current difference of the respective phases by using the charged current to be in an equilibrium state. In step S409, the bidirectional power converter 330 performs a function as an inverter in the discharge mode.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.

100 태양광 모듈 110 제1 태양광 모듈 그룹
115 제1선로 120 제2 태양광 모듈 그룹
125 제2선로 130 제3 태양광 모듈 그룹
135 제3선로 200 전력변환장치
210 마이크로 인버터 220 제1 AC PLC
300 게이트웨이 310 MCU
320 제2 AC PLC 330 양방향 전력 변환 장치
340 전력 저장 장치 350 통신 인터페이스부100 solar module 110 first solar module group
115 first line 120 second solar module group
125 second line 130 third solar module group
135 Third line 200 Power converter
210 micro inverter 220 AC first PLC
300 Gateway 310 MCU
320 2nd AC PLC 330 Bidirectional Power Converter
340 power storage device 350 communication interface part

Claims (7)

3상 방식으로 운영되는 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템에 있어서,
3상 중 제1상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제1 태양광 모듈 그룹;
3상 중 제2상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제2 태양광 모듈 그룹;
3상 중 제3상의 전류를 출력하는 하나 이상의 태양광 모듈로 구성되는 제3 태양광 모듈 그룹;
각 태양광 모듈에 구비되어 해당 태양광 모듈의 출력 전류 및 출력 전압을 측정하고, 전력선 통신 및 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기능을 수행하는 전력변환장치; 및
상기 제1 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제1선로와 상기 제2 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제2선로 및 상기 제3 태양광 모듈 그룹의 태양광 모듈이 연결된 제3선로로부터 상기 제1상 내지 제3상의 출력 전류 및 출력 전압을 수신하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이내인 평형 상태이면 상기 3상 모두의 출력 전류를 이용하여 충전하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이상인 불평형 상태이면 충전된 전력을 이용하여 각 상의 전류가 평형 상태가 되도록 각 상에 전류를 보상하는 게이트웨이를 포함하되,
상기 게이트웨이는 제1상 내지 제3상의 전류 중에서 최댓값과 최솟값을 구하고, 최댓값과 최솟값의 차이가 상기 기준치 이내이면 평형 상태로 판단하고, 최댓값과 최솟값의 차이가 상기 기준치 이상이면 불평형 상태로 판단하고,
상기 게이트웨이는 불평형 상태로 판단되면, 충전된 전력을 이용하여 각 상에 전류를 보상하되, 최댓값과 각 상의 전류의 차이만큼의 전류를 각 상에 보상하고,
상기 게이트웨이는 상기 제1상 내지 제3상의 출력 전류 및 출력 전압을 수신하여 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이내인 평형 상태이면 상기 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하도록 제어하고, 각 상의 전류 차이가 정해진 기준치 이상인 불평형 상태이면 충전된 전력을 이용하여 각 상의 전류가 평형 상태가 되도록 각 상에 전류를 보상하도록 하는 MCU(Micro Controller Unit), 상기 MCU의 제어에 따라 상기 제1상 내지 제3상의 전류를 이용하여 충전하기 위한 전력 저장 장치, 상기 MCU의 제어에 따라 컨버터(converter)로 동작하여 상기 제1상 내지 제3상의 3상 계통 AC 전원을 단상 DC 전원으로 변환하여 상기 전력 저장 장치에 전달하거나, 인버터(inverter)로 동작하여 상기 전력 저장 장치에 충전된 전력을 전원으로 하여 상기 제1상 내지 제3상에 보상 전류를 공급하도록 제어하는 양방향 전력 변환 장치, 상기 MCU의 제어에 따라 상기 양방향 전력 변환 장치와 제1선로 사이에서 연결 여부를 스위칭하기 위한 제1 스위치, 상기 MCU의 제어에 따라 상기 양방향 전력 변환 장치와 제2선로 사이에서 연결 여부를 스위칭하기 위한 제2 스위치 및 상기 MCU의 제어에 따라 상기 양방향 전력 변환 장치와 제3선로 사이에서 연결 여부를 스위칭하기 위한 제3 스위치를 포함하며, 상기 MCU는 불평형 상태로 판단되면, 상기 전력 저장 장치에서 충전된 전력을 이용하여 각 상에 전류를 보상하되, 최댓값과 각 상의 전류의 차이만큼의 전류를 각 상에 보상하도록 상기 제1 스위치 내지 제3 스위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 3상 태양광 모듈의 출력 제어 시스템.
1. An output control system for a three-phase solar module operated in a three-phase system,
A first photovoltaic module group composed of at least one photovoltaic module outputting a current of a first phase of the three phases;
A second photovoltaic module group composed of at least one photovoltaic module outputting a current of a second phase of the three phases;
A third photovoltaic module group composed of at least one photovoltaic module outputting a current of a third phase of the three phases;
A power conversion device provided in each solar module to measure an output current and an output voltage of the solar module, perform a power line communication, and perform an MPPT (Maximum Power Point Tracking) function; And
A second line connected to a solar module of the second solar module group and a third line connected to the solar module of the third solar module group, And when the current difference of each phase is in a balanced state within a predetermined reference value, charging is performed using the output currents of all of the three phases, and the current difference of each phase is set to a predetermined reference value And a current compensating unit for compensating a current in each phase so that the currents of the respective phases are in an equilibrium state using the charged electric power,
Wherein the gateway determines a maximum value and a minimum value among the currents of the first to third phases, determines the equilibrium state if the difference between the maximum value and the minimum value is within the reference value, determines the state of unbalance if the difference between the maximum value and the minimum value is equal to or greater than the reference value,
The gateway compensates the current to each phase by using the charged power, compensates the current corresponding to the difference between the maximum value and the current of each phase on each phase,
The gateway receives the output currents and the output voltages of the first to third phases and controls the first and second phases to charge using the currents of the first to third phases when the current difference of each phase is within a predetermined reference value, An MCU (Micro Controller Unit) for compensating a current in each phase so that a current of each phase becomes an equilibrium state by using the charged electric power when the current difference is equal to or greater than a predetermined reference value; Phase AC power source of the first phase to the third phase is converted into a single-phase DC power source by operating as a converter under the control of the MCU, Or by using the power charged in the power storage device as an inverter to operate as a power supply and to supply the compensation currents to the first to third phases A first switch for switching connection between the bidirectional power conversion device and the first line under the control of the MCU, a second switch for switching between the bidirectional power conversion device and the second line according to the control of the MCU, And a third switch for switching connection between the bidirectional power converter and the third line under the control of the MCU, wherein the MCU is judged to be in an unbalanced state The first switch and the third switch are controlled so as to compensate the current to each phase by using the electric power charged in the power storage device and compensate the current corresponding to the difference between the maximum value and the current of each phase to each phase. Output control system of a three-phase photovoltaic module.
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